Abstract

PURPOSE: To provide the monolecular film useful as functional materials such as DNA sensor, a material for molecular element, etc., by bonding a compound having an oligonucleotide structure through sulfur atom to the surface of a metal substrate.

CONSTITUTION: A compound having an oligonucleotide structure is bonded through sulfur atom to the surface of a metal substrate to give the monomolecular film formed on the surface of the metal substrate. The monomolecular film is preferably obtained by dissolving an oligonucleotide of the formula (R is H or a thiol-protecting group; R1 is H or a 1-3C alkyl; E is a nucleic acid salt base; X is S or O; Y is H or OH; (m) is 1-20; (n) is 8 or more) in a solvent such as ethanol, adding an acid such as dichloroacetic acid to the solution, eliminating the protecting group of thiol, then taking out thiol and immersing a substrate having a heavy metal surface such as Au at 10-50°C for one hour to 3 days.

COPYRIGHT: (C)1994,JPO&Japio

Description

Translated from Japanese

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明はＤＮＡセンサー、分子素子材料として好適なオリゴヌクレオチド単分子膜に関する。 The present invention is DNA sensor BACKGROUND OF THE relates suitable oligonucleotide monolayer as a molecular element material.

【０００２】 [0002]

【従来の技術】従来、アルキルチオール及びその誘導体の単分子膜については既に報告がなされている。 Conventionally, previously reported have been made on the monolayer of alkyl thiol and a derivative thereof.アルキルチオール誘導体の単分子膜の例としては、例えば、下記一般式[II]で表されるものを構成成分とするものがＪ． Examples of monolayers alkylthiol derivatives, for example, those which the constituent represented by the following general formula [II] J.Ａｍ． Am.Ｃｈｅｍ． Chem.Ｓｏｃ． Soc.，１１１巻，３２１〜３ , 111, pp. 321-3３５頁（１９８９）に報告されている。 It has been reported to page 35 (1989).

【０００３】 [0003]

【化２】 ## STR2 ##

【０００４】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記一般式[II]で表されるアルキルチオール誘導体は、置換基Ｍとして、ＤＮＡセンサーや分子素子等の用途に使用し得る機能性基を有しておらず、従って、このアルキルチオール誘導体で構成される単分子膜はそれらの用途に適しているとは言い難い。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, alkylthiol derivative represented by the above general formula [II], as the substituent M, has a functional group which can be used for applications such as DNA sensors and molecular element Orazu, therefore, monolayer composed of the alkyl thiol derivative is hard to say that are suitable for their use.

【０００５】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、ＤＮＡセンサーや分子素子等の機能材料の用途に好適な、分子内にオリゴヌクレオチド構造を有する化合物で構成される単分子膜を提供することを目的とする。 The present invention was made in view of the above conventional circumstances, monomolecular composed of suitable applications of a functional material such as DNA sensors and molecular element, a compound having an oligonucleotide structure in the molecule and to provide a film.

【０００６】 [0006]

【課題を解決するための手段】請求項１のオリゴヌクレオチド単分子膜は、金属基板表面に形成された単分子膜であって、分子内にオリゴヌクレオチド構造を有する化合物が、硫黄原子を介して金属基板表面に結合している構造を有することを特徴とする。 Means for Solving the Problems] Oligonucleotide monomolecular film of claim 1, a monomolecular film formed on the metal substrate surface, a compound having an oligonucleotide structure in the molecule, through a sulfur atom It characterized by having a structure attached to the metal substrate surface.

【０００７】請求項２のオリゴヌクレオチド単分子膜は、請求項１の単分子膜において、下記一般式[I] で表されるオリゴヌクレオチドから誘導されることを特徴とする。 [0007] according to claim 2 oligonucleotide monolayer in monolayer according to claim 1, characterized in that it is derived from the oligonucleotide represented by the following general formula [I].

【０００８】 [0008]

【化３】 [Formula 3]

【０００９】即ち、本発明者は、ＤＡＮセンサーや分子素子等の機能材料の用途に好適な単分子膜を提供するべく、鋭意研究を重ねた結果、構造中にオリゴヌクレオチド構造を含む単分子膜はＤＮＡセンサーや、分子素子等に用いるのに好適であることを見出し、本発明を達成した。 Accordingly, the present inventors, in order to provide a suitable monolayer applications of functional material such as a DAN sensors and molecular element, the results of extensive studies, monolayer comprising an oligonucleotide structure in the structure the DNA sensor or found to be suitable for use in molecular devices or the like, to achieve the present invention.

【００１０】以下に本発明を詳細に説明する。 [0010] The present invention will be described in more detail below.

【００１１】前記一般式[I] において、Ｅの核酸塩基としては、アデニン、グアニン、チミン及びシトシン等よりなる群から適宜選択される核酸塩基が挙げられる。 [0011] In the general formula [I], as the nucleobases E, adenine, guanine, and a nucleic acid bases selected as appropriate from the thymine and the group consisting of cytosine, and the like.

【００１２】Ｒのチオールの保護基としては、アセチル基、２−テトラヒドロピラニル基、又は、アルコキシ基等の置換基を有していても良いトリフェニルメチル基等が挙げられる。 [0012] As the protecting group of a thiol of R are acetyl group, 2-tetrahydropyranyl group, or, and better triphenylmethyl group which may have a substituent such as an alkoxy group.

【００１３】ｎは８以上の整数であるが、ｎが大きすぎるもの、例えば２０以上のものは試薬の入手が困難である。 [0013] n is an integer of 8 or greater, what n is too large, for example 20 or more ones are difficult to obtain reagents.通常は、１０〜１８であることが好ましい。 Normally, it is preferably 10 to 18.

【００１４】本発明に係るオリゴヌクレオチドのうち、 [0014] Among the oligonucleotides according to the present invention,Ｒが保護基であるものは、例えば次のプロセスに従って製造することができる。 And R is a protecting group may be prepared for example according to the following process.

【００１５】 [0015]

【化４】 [Of 4]

【００１６】 [0016]

【化５】 [Of 5]

【００１７】上記の各ステップのうち、Ａのステップは、例えば、塩化メチレン等の溶媒中、ジイソプロピルアミン等の存在下に２０〜２５℃の温度で行なわれる。 [0017] Among the steps above, the step of A is, for example, in a solvent such as methylene chloride, at a temperature of 20-25 ° C. in the presence of such diisopropylamine.また、Ｂ，Ｃ，Ｄの各ステップは、通常はＤＮＡ自動合成装置中で行なわれる。 Also, B, C, each step of D is usually carried out in an automatic DNA synthesizer.Ｂのステップは、例えば、アセトニトリル中で行なわれる。 Step B is performed, for example, in acetonitrile.Ｃのステップは、ＸがＳの場合は試薬としてテトラエチルチウラムジスルフィドを用いて行なわれ、ＸがＯの場合は試薬としてヨウ素を用いて行なわれる。 C steps, X is performed using tetraethyl thiuram disulfide as a reagent in the case of S, when X is O is performed using iodine as the reagent.Ｄのステップはアンモニア等の塩基を用いて行なわれる。 D step is performed using a base such as ammonia.

【００１８】また、前記一般式[I] において、Ｒが水素であるオリゴヌクレオチドは、上記で得られたオリゴヌクレオチドから常法により保護基を脱離させることにより得られる。 Further, in the general formula [I], oligonucleotide R is hydrogen can be obtained by conventional methods by desorbing the protecting group from the oligonucleotide obtained above.

【００１９】このようなオリゴヌクレオチドで構成される本発明の単分子膜は、前記一般式[I] において、ＲがＨの場合は、前述のＪ． The monolayer of the present invention consists of such oligonucleotides, in the general formula [I], when R is H, the aforementioned J.Ａｍ． Am.Ｃｈｅｍ． Chem.Ｓｏｃ． Soc.，１ , 1１１巻，３２１〜３３５頁（１９８９）記載の方法に準じた方法で製造することができる。 Volume 11 can be produced by 321-335 pages (1989) method in accordance with the method described.また、前記一般式 Moreover, the general formula[I] においてＲがチオールの保護基の場合には、次のようにして単分子膜を作成することができる。 If the [I] of the protecting group R is thiol can create a monolayer as follows.

【００２０】即ち、本発明に係る一般式[I] で表されるオリゴヌクレオチドをエタノール、エタノール／水（バッファー）、アセトニトリル／水（バッファー）等の溶媒に溶解し、この溶媒中にジクロル酢酸、メタンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジン塩等の酸類を加え、溶液中でチオールの保護基を外し、チオールを取り出すか、或いは取り出して精製すること無く、その溶液中に清浄なＡｕ，Ａｇ又はＣｕ等の重金属表面を有する基板を浸漬し、１時間〜３日程度、１０〜５０℃で放置した後、当該基板を引き上げることにより、該基板上に本発明の単分子膜を形成することができる。 [0020] That is, the oligonucleotide represented by the general formula [I] according to the present invention ethanol, ethanol / water (buffer), dissolved in a solvent such as acetonitrile / water (buffer), dichloroacetic acid in this solvent, methanesulfonic acid, the acids such as p- toluenesulfonic acid pyridine salt was added, remove the protective groups of a thiol in solution may retrieve thiol, or without purified extraction, clean Au in the solution, Ag or immersing a substrate having a heavy metal surface such as Cu, about 1 hour to 3 days, allowed to stand at 10 to 50 ° C., by pulling the substrate, to form a monomolecular film of the present invention on a substrate it can.なお、この場合、フェノール、クレゾール等のフェノール類を保護基のアクセプターとして使用することができる。 In this case, it is possible to use phenol, as an acceptor of the protecting group of phenol cresol.

【００２１】また、本発明の単分子膜は、オリゴヌクレオチドと共に他のアルキルチオール誘導体を含む混合単分子膜として形成することもできる。 Further, a monomolecular film of the present invention may also be formed as a mixed monolayer containing other alkyl thiol derivative with oligonucleotide.ここで使用されるアルキルチオール誘導体としては、例えば、下記一般式 The alkyl thiol derivative used herein, for example, the following formula[IX]で表されるアルキルチオール誘導体が挙げられる。 Alkylthiol derivative represented by [IX] and the like.

【００２２】 [0022]

【化６】 [Omitted]

【００２３】 [0023]

【作用】オリゴヌクレオチド構造を有する化合物よりなる単分子膜であれば、ＤＮＡセンサー、分子素子用材料として有用な単分子膜が提供される。 If monomolecular film made of a compound having the action oligonucleotide structure, DNA sensor, useful monolayer as a molecular element material is provided.

【００２４】 [0024]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。 EXAMPLES The following examples illustrate the present invention more specifically, but the present invention unless departing from the gist of the present invention is not limited by the following examples.

【００２９】なお、これら一連の反応はＡｐｐｌｉｅｄ [0029] In addition, these series of reactions AppliedＢｉｏｓｙｓｔｅｍｓ ＵｓｅｒＢｕｌｌｅｔｉｎ Biosystems UserBulletin５８−２（１９９１）に記載の方法に準じて行なった。 It was carried out according to the method described in 58-2 (1991).

【００３０】得られたオリゴヌクレオチド[Ia]の高速液体クロマトグラフィーによる分析結果は次の通りである。 The results of analysis by high performance liquid chromatography of the resulting oligonucleotide [Ia] is as follows.

【００３２】 単分子膜の製造エタノールに上記で合成したオリゴヌクレオチド[Ia] [0032] Synthetic oligonucleotides above in the manufacture of ethanol monolayers [Ia]０．０５ｍＭ及びドデカンチオール０．５μＭを溶解し、この混合溶液中に１．２ｃｍ×１．２ｃｍのＡｕ表面を有する基板（１．２ｃｍ×１．２ｃｍのシリコンウェハー上にＣｒを膜厚２５０Å、更にその上にＡｕを膜厚１５０００Åの厚さに蒸着したもの）を２５℃で２４ 0.05mM and were dissolved dodecanethiol 0.5 [mu] M, a substrate having an Au surface of 1.2 cm × 1.2 cm to the mixed solution (1.2 cm × thickness of Cr on a silicon wafer of 1.2 cm 250 Å, further on to that Au was deposited to a layer thickness of 15000 Å) to 25 ° C. Part 24時間浸漬した。 It was immersed time.その後、基板を引き上げ、エタノールで洗浄し、本発明の単分子膜を得た。 Thereafter, pulling the substrate was washed with ethanol to give a monomolecular film of the present invention.

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のオリゴヌクレオチド単分子膜によれば、ＤＮＡセンサー、分子素子用等の機能材料としての用途に工業的に極めて有用な単分子膜が提供される。 As described above in detail, according to an oligonucleotide monolayer of the present invention, industrially very useful monomolecular film is provided for use as a functional material such as a DNA sensor, molecular element .

Claims (2)

Translated from Japanese

【特許請求の範囲】 [The claims]

【請求項１】 金属基板表面に形成された単分子膜であって、分子内にオリゴヌクレオチド構造を有する化合物が、硫黄原子を介して金属基板表面に結合している構造を有するオリゴヌクレオチド単分子膜。 1. A monolayer film formed on the metal substrate surface, a compound having an oligonucleotide structure in the molecule, an oligonucleotide monolayer having a structure attached to the metal substrate surface via a sulfur atom film.

【請求項２】 下記一般式[I] で表されるオリゴヌクレオチドから誘導される請求項１に記載のオリゴヌクレオチド単分子膜。 Wherein the following formula oligonucleotide monomolecular film according to claim 1 which is derived from the oligonucleotide represented by [I].【化１】 [Formula 1]

JP19681992A1992-07-231992-07-23Monomolecular film of oligonucleotide
PendingJPH0641183A
(en)